数字逻辑课程设计报告——多功能数字钟的设计与实现

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1、多功能数字钟的设计与实现学院名称：计算机学院专业班级：通信工程学生姓名：学生学号：指导老师：曾宇2012年6月25日12一、设计任务及要求：（1）拥有正常的时、分、秒计时功能。（2）能利用实验板上的按键实现校时、校分及秒清零功能。（3）能利用实验板上的扬声器做整点报时。（4）闹钟功能。（5）在QUARTUSⅡ中采用层次化设计方法进行设计。（6）完成全部电路设计后在实验板上下载，验证设计课题的正确性。二、多功能数字钟的总体设计方案根据总体设计框图，可以将整个系统分成6个模块来实现，分别是计时模块、校时模块、整点报时模块，分频模块，动

2、态显示模块，闹钟模块。设计总图：1.计时模块该模块的设计相对简单，使用一个二十四进制和两个六十进制计数器级联，构成数字钟的基本框架。二十四进制的计数器用于计时，六十进制计数器用于计分和计秒。只要给秒计数器一个1Hz的时钟脉冲，则可以进行正常计时。分计数器以秒计数器的进位作为计数脉冲，小时计数器以分计数器的进位作为计数脉冲。12（24进制计数器构成时计数器，60进制计数器构成的秒、分计数器）24进制的仿真图:1260进制的仿真图以下是计时模块设计VHDL语言:(1)libraryieee;useieee.std_logic_1164

3、.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitycnt24isport(clk:instd_logic;ql,qh:outstd_logic_vector(3downto0);tc:outstd_logic);endcnt24;architectureoneofcnt24isbeginprocess(clk)variableiql,iqh:std_logic_vector(3downto0);beginifclk'eventandclk='1'theniql:=iql+1;ifiql="1010

4、"theniqh:=iqh+1;iql:="0000";endif;12if(iqh="0010")and(iql="0100")thentc<='0';iqh:="0000";iql:="0000";endif;endif;ql<=iql;qh<=iqh;endprocess;endone;(2)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitycnt60isport(clk,clr:instd_logic;ql,qh:buff

5、erstd_logic_vector(3downto0);tc:outstd_logic);endcnt60;architecturebehavorofcnt60isbegintc<='0'when(clk='1'andql="0000"andqh="0110")else'1';process(clk,clr,ql,qh)variableiql,iqh:std_logic_vector(3downto0);beginif(clr='0'or(iql="0000"andiqh="0110"))theniql:="0000";iqh:

6、="0000";elseif(clk'eventandclk='1')theniql:=iql+1;if(iql="1010")theniql:="0000";iqh:=qh+1;endif;endif;endif;ql<=iql;qh<=iqh;endprocess;ENDbehavor;121.校时模块该模块设计要求实现校时、校分及秒清零的功能。①按下校时键，小时计数器迅速递增以调至所需要的小时位。②按下校分键，分计数器迅速递增以调至所需要的分位。③按下清零键，将秒计数器清零。可以选择实验板上的3个脉冲按键进行锁定。对于此模块

7、的设计，有3个需要注意的问题：①在校分时，分计数器的计数不应对小时位产生影响。因而需要屏蔽此时分计数器的进位信号以防止小时计数器计数。具体方法是在分计数器的进位输出时外加一个组合电路。详见下图。（二路选择器与计数器之间连了一个组合电路，以屏蔽进位信号）②按键的“抖动”的消除。所谓的“抖动”是指一次按键时的弹跳现象，通常实验板中按键所用的开关为机械性开关，由于机械触点的弹性作用，按键开关在闭合时并不能马上接通，而断开的时候也不能马上断开，使得闭合及断开的瞬间伴随一系列的电压抖动，从而导致本来一次按键，希望计数一次，结果因为抖动计数多

8、次，且次数随机，这样严重影响了时间的校对。消除抖动较为简单的方法是利用触发器，比如可以使用D触发器进行消抖。原因在于，D触发器边沿触发，则在除去时钟边沿到来前一瞬间之外的绝大部分时间都不接受输入，自然消除了抖动。详见下图（加D触发器防抖动）12①计